Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 4 кг и дальнейшего охлаждения...

При конденсации водяного пара массой 4 кг выделяется 2,2 МДж теплоты.

Для решения этой задачи необходимо рассмотреть два этапа:

1. Конденсация водяного пара в воду:

   • Когда водяной пар конденсируется в жидкость, он выделяет тепло, называемое скрытой теплотой конденсации. Для воды эта величина составляет примерно 2260 кДж/кг при нормальных условиях.

   • Количество теплоты, выделяемое при конденсации, можно рассчитать по формуле:

     [ Q_1 = m \cdot L ]

     где ( Q_1 ) — количество теплоты, ( m ) — масса пара (в кг), ( L ) — удельная теплота парообразования (в кДж/кг).

   • Подставляя известные значения:

     [ Q_1 = 4 \, \text{кг} \times 2260 \, \text{кДж/кг} = 9040 \, \text{кДж} ]

2. Охлаждение полученной воды до 20 градусов Цельсия:

   • После конденсации, вода будет иметь температуру 100°C. Эта вода затем охлаждается до 20°C.

   • Количество теплоты, выделяемое при охлаждении воды, можно рассчитать по формуле:

     [ Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T ]

     где ( Q_2 ) — количество теплоты, ( c ) — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4.18 кДж/(кг·°C)), ( \Delta T ) — изменение температуры (в °C).

   • Разница температур (( \Delta T )) составляет ( 100°C - 20°C = 80°C ).

   • Подставляя значения:

     [ Q_2 = 4 \, \text{кг} \times 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \times 80 \, \text{°C} = 1337.6 \, \text{кДж} ]

Общее количество теплоты, выделяемое в процессе конденсации и последующего охлаждения, будет суммой теплоты от обоих процессов:

[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 9040 \, \text{кДж} + 1337.6 \, \text{кДж} = 10377.6 \, \text{кДж} ]

Таким образом, общее количество теплоты, выделяющееся при конденсации 4 кг водяного пара и последующем охлаждении воды до 20°C, составляет 10377.6 кДж.

Когда водяной пар конденсируется, он переходит из газообразного состояния в жидкое состояние, при этом выделяется теплота. Для вычисления количества теплоты, необходимо знать удельную теплоту конденсации водяного пара, которая равна приблизительно 2260 кДж/кг.

Поскольку вода конденсируется из 4 кг водяного пара, общее количество теплоты, выделяемое при конденсации, составит: Q1 = масса удельная теплота конденсации = 4 кг 2260 кДж/кг = 9040 кДж

Далее, чтобы охладить воду до 20 градусов, необходимо учесть удельную теплоемкость воды, которая составляет около 4,18 кДж/(кг*градус). Предположим, что начальная температура воды равна 100 градусам.

Тогда количество теплоты, необходимое для охлаждения воды, можно рассчитать по формуле: Q2 = масса удельная теплоемкость изменение температуры = 4 кг 4,18 кДж/(кгградус) * (100 - 20) градусов = 1672 кДж

Таким образом, общее количество теплоты, которое выделяется при конденсации водяного пара массой 4 кг и дальнейшего охлаждения воды до 20 градусов, составит: Q = Q1 + Q2 = 9040 кДж + 1672 кДж = 10712 кДж

Таким образом, при данном процессе будет выделено 10712 кДж теплоты.